Серьёзная потеря зрения, возникшая на фоне повреждений сетчатки — таких, как макулярная дегенерация, — до сих пор остаётся одним из самых сложных вызовов современной офтальмологии. Несмотря на успехи в устранении некоторых форм слепоты, например, вызванной катарактой, возврат полного зрения при серьёзном поражении фоторецепторов сетчатки традиционно считался почти невозможным. Однако новые разработки открывают захватывающие перспективы на этом направлении.
Современные ограничения классических сетчаточных протезов
Долгое время бионические протезы сетчатки имели множество принципиальных недостатков: они требовали внешнего питания, отличались массивностью и не всегда гармонично встраивались в ткань глаза. К тому же большинство таких устройств либо полностью опирались на внешний электроимпульс, либо охватывали только узкую часть светового спектра, ограничиваясь видимым диапазоном. Это сужало возможности по восстановлению качественного зрения и не позволяло расширить его за пределы естественных границ.
Революция: нанопротезы из теллуровых нанопроводов
Команда учёных из Китая вывела офтальмологические технологии на новый уровень, создав прототип гибкого и полностью автономного сетчаточного нанопротеза. В его основе — ультратонкие нити из теллура, способного эффективно преобразовывать световую энергию в электрические импульсы. Такой протез не нуждается в стороннем источнике энергии: достаточно попадания света на нанопровода, чтобы воссоздавалась естественная электрическая активность, необходимая для передачи сигнала на зрительный нерв и далее — в мозг.
Теллур был выбран не случайно. Этот полупроводник быстро и надёжно преобразует даже слабые потоки фотонов в чётко различимые электрические сигналы, обеспечивая высокую чувствительность к свету. Благодаря особой структуре тонкой сетки из наноноволокон протез максимально точно повторяет биологическую архитектуру сетчатки и, следовательно, демонстрирует отличную биосовместимость.
Эффективность новой технологии у мышей
Первичные испытания нанопротеза прошли на лабораторных мышах, специально подготовленных биоинженерными методами для моделирования различных форм слепоты. Протез помещали в субретинальное пространство — туда, где у здорового глаза находятся природные фоторецепторы. После имплантации учёные наблюдали за показателями электрической активности как зрительного нерва, так и коры головного мозга, отвечающих за обработку визуальной информации.
Результаты превзошли ожидания: мыши с нанопротезом сетчатки вновь приобретали зрачковые рефлексы на свет, а их нейроны запускали реакции в ответ на падающий луч. При проведении поведенческих тестов животные уверенно реагировали на визуальные сигналы, например, поворачиваясь к источникам света или успешно выполняя задания с визуальными подсказками за водное вознаграждение. Необычайно высокая чувствительность устройства позволяла мышам воспринимать освещение в 80 раз слабее видимого человеческим глазом — это открывает уникальные горизонты для искусственного зрения.
Впервые – инфракрасное зрение для млекопитающих
Важнейшей особенностью разработанного протеза стала его способность воспринимать не только привычный видимый свет, но и излучение ближнего инфракрасного диапазона. Благодаря этой функции животные приобретали своего рода «ночное видение» и достоверно определяли даже те объекты, которые для человека — особенно в темноте — оказались бы совершенно невидимыми. В перспективе эта технология способна обеспечить создание устройств, увеличивающих цветовой контраст изображения и заметно улучшающих зрение в условиях слабого освещения.
Тестирование на приматах Macaca fascicularis
Перспективность инновационной технологии была успешно подтверждена на макаках-крабоедах — Macaca fascicularis. У этих приматов нанопротез плотно фиксировался к естественной сетчатке и сохранял стабильную работоспособность в долгосрочном периоде. Имплантат не мешал нормальному зрению животных — напротив, расширял спектр воспринимаемого ими света, охватывая и видимость в инфракрасной области. Это подчёркивает исключительную биосовместимость наноматериала и его универсальные возможности в офтальмологической практике, что особенно важно для будущего перехода к «человеческим» клиническим испытаниям.
Будущее, где зрение не ограничено природой
Сетчаточный имплантат на базе теллуровых нанопроводов уже на начальных этапах продемонстрировал огромный потенциал для возврата утраченного зрения и даже расширения его функционала — до возможностей, ранее доступных лишь фантастике. Успешные испытания не только открывают дорогу для следующих этапов исследований на людях, но и формируют оптимистичный взгляд на будущее медицины: люди с тяжёлыми поражениями органа зрения смогут не только вернуть его, но и обрести новые визуальные возможности — например, видеть в темноте или распознавать инфракрасное излучение.
Таким образом, инновационный подход к интеграции теллуровых нанопроводов в сетчаточные протезы делает реальностью будущее, где возможности человеческого зрения перестают быть ограничены биологией и открывают новые горизонты для качества жизни и безопасности.
Источник: naked-science.ru
